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基本信息

項(xiàng)目名稱：
丙烯酸酯類嵌段共聚物/SiO2復(fù)合材料的研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本文通過(guò)反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合技術(shù)制備PMMA-Cl大分子引發(fā)劑, 再采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合技術(shù)制備PMMA-b-PHEMA和PMMA-b-PHEA嵌段共聚物，，通過(guò)GPC, FTIR, 1H-NMR, DSC, TGA等進(jìn)行了表征，進(jìn)一步用表面接枝技術(shù)制備了相應(yīng)的復(fù)合材料，優(yōu)化反應(yīng)條件，通過(guò)系列表征，表明該復(fù)合材料具有良好的降解性能，可以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、建筑材料等領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。
詳細(xì)介紹：
采用反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（RATRP）技術(shù)制備大分子引發(fā)劑聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA-Cl），通過(guò)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）技術(shù)，合成兩嵌段聚（甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酸-2-羥乙酯）（PMMA-b-PHEMA）和聚（甲基丙烯酸甲酯-b-丙烯酸-2-羥乙酯）（PMMA-b-PHEA），采用FT-IR、1H-NMR、DSC-TGA等表征其結(jié)構(gòu)， GPC表征其分子量和分子量分布。采用硅烷偶聯(lián)劑KH-570對(duì)SiO2進(jìn)行表面處理后，再與PMMA-b-PHEMA和PMMA-b-PHEA接枝聚合制得SiO2復(fù)合材料，采用FT-IR、DSC-TGA、SEM等表征其結(jié)構(gòu)和性能，結(jié)果表明合成產(chǎn)物中的有機(jī)鏈段的熱分解溫度提高。

作品專業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

本文通過(guò)反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合技術(shù)制備PMMA-Cl大分子引發(fā)劑, 再采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合技術(shù)制備PMMA-b-PHEMA和PMMA-b-PHEA嵌段共聚物，，通過(guò)GPC, FTIR, 1H-NMR, DSC, TGA等進(jìn)行了表征，進(jìn)一步用表面接枝技術(shù)制備了相應(yīng)的復(fù)合材料，優(yōu)化反應(yīng)條件，通過(guò)系列表征，表明該復(fù)合材料具有良好的降解性能，可以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、建筑材料等領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

1． 采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法制備嵌段共聚物PMMA-b-PHEMA和PMMA-b-PHEA。 2． 采用表面接枝技術(shù)合成(PMMA-b-PHEMA)/SiO2和(PMMA-b-PHEA)/SiO2復(fù)合材料，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)未見(jiàn)報(bào)道用此方法來(lái)制備該嵌段共聚物和該嵌段共聚物/SiO2復(fù)合材料。該復(fù)合材料具有良好的降解性能，可以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、建筑材料等領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

采用表面接枝技術(shù)制備(PMMA-b-PHEMA)/SiO2和(PMMA-b-PHEA)/SiO2復(fù)合材料，使聚合反應(yīng)具有很好的可控性，制備的復(fù)合材料具有良好的降解性能，在生物醫(yī)學(xué)、建筑、航海、航空等領(lǐng)域有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?

學(xué)術(shù)論文摘要

采用反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（RATRP）技術(shù)制備大分子引發(fā)劑聚甲基丙烯酸甲酯PMMA-Cl，通過(guò)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）技術(shù)，合成結(jié)構(gòu)明確的兩嵌段共聚物聚（甲基丙烯酸甲酯-b-丙烯酸-2-羥乙酯）PMMA-b-PHEA和聚（甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酸-2-羥乙酯）PMMA-b-PHEMA ，并通過(guò)FTIR、1H-NMR、DSC-TGA等表征手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，采用GPC對(duì)其分子量和分子量分布進(jìn)行了考察；通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑KH-570對(duì)SiO2表面進(jìn)行處理，與兩親嵌段共聚物PMMA-b-PHEA和PMMA-b-PHEMA通過(guò)接枝聚合，制得SiO2復(fù)合材料，采用FTIR、TGA、SEM等表征手段對(duì)SiO2復(fù)合材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能表征，結(jié)果表明合成產(chǎn)物具有具有良好的降解性能。

獲獎(jiǎng)情況

林文靜，易國(guó)斌，王倩，蘇永鋒，胡偉濤，陳超.《PMMA-b-PHEA嵌段共聚物的制備和表征》于2010年5月《功能材料》錄用（EI收錄） 2．蘇永鋒，易國(guó)斌，林文靜，胡偉濤，陳超.《兩嵌段共聚物PMMA-b-PHEMA的合成與表征》于2010年2月《高分子材料科學(xué)與工程》錄用（EI收錄） 3．王媚，林文靜，黃海亮，張斯.《ATRP以及ATRP法制備嵌段共聚物研究進(jìn)展綜述》已在《化工技術(shù)與開(kāi)發(fā)》2010年第39卷第9期發(fā)表 4．發(fā)明專利：一種甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物及其制備方法 專利號(hào)：201010281358.8 發(fā)明人：易國(guó)斌，林文靜，黃海亮，張斯，王媚 申請(qǐng)日期：2010年9月10日

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

[1] Wang J S, Matyjaszewski K. Co trolled/“l(fā)iving”radical polym- erization, atom transfer radical polymerization in the presence of transition-metal complexes[J]. J Am Chem Soc, 1995, 117: 5614-5615. [2] Kato M, Kamigaito M, Sawamoto M. Polymerization of Meth- yl Methacrylate with the Carbon Tetrachloride/Dichlorotris-(t- riphenylphosphiner)uthenium(II)/Methylaluminum Bis(2,6-di- tert-butylphenoxide) Initiating Matyjaszewski K,et al[J]. Chem Review, 2001, 101(9), 2921. [3] Percec V, Barboiu B. “Living” Radical Polymerization of Sty- rene Initiated by Arenesulfonyl Chlorides and cul(bpy) Cl[J]. Macromolecules, 1995, 28(23): 7970-7972. [4] Mayjaszewski K, Xia J. Atom transfer radical polymerization [J]. Chem Rev, 2001, 101(9): 2921-2990. [5] 彭 慧，程時(shí)遠(yuǎn)，封麟先. 聚苯乙烯-b-聚硅氧烷-b-聚苯乙 烯三嵌段共聚物的合成及表征[J]. 高分子學(xué)報(bào)，2003, 4: 4 80-483.

同類課題研究水平概述

關(guān)于1995年興起的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)技術(shù)，在短短的十五年里，國(guó)內(nèi)外都有很多的報(bào)道。國(guó)外Matyjaszewski小組的報(bào)道較多。他們?cè)诖呋w系上先后研究了銅系和鐵系催化劑，并且于1995年報(bào)道了第一個(gè)反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合RATRP體系，研究了均相RATRP引發(fā)聚合和其乳液聚合，研究表明其結(jié)果同樣符合自由基聚合。 在國(guó)內(nèi)也已有多所高校對(duì)ATRP展開(kāi)了較為深入的研究（如南開(kāi)大學(xué)、四川大學(xué)、北京化工大學(xué)等），包括引發(fā)體系、催化體系、均相與非均相、兩親性嵌段共聚物等的研究。用ATRP法合成指定結(jié)構(gòu)的嵌段共聚物，不管是在兩親性嵌段共聚物，星形嵌段共聚物，還是含硅烷的嵌段共聚物等都有取得一定的成功。 SiO2是當(dāng)前材料科學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，而在摩擦學(xué)方面的優(yōu)異性能逐漸被重視。如段春英等合成了具有核殼結(jié)構(gòu)的 PS／SiO2 復(fù)合納米粒子,可將液體石蠟的失效負(fù)荷從400 N提高到1000N，并具有良好的抗磨性能。SiO2 因其表面界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等納米效應(yīng)的存在,使得它具有許多獨(dú)特的優(yōu)良性能, 已被廣泛地應(yīng)用于硅橡膠、塑料等領(lǐng)域。Li Zongwei等采用油酸改性納米SiO2，對(duì)其在有機(jī)相中的分散情況進(jìn)行了研究。C. Perruchot等采用二甲基乙氧基硅烷修飾納米SiO2，通過(guò)ATRP技術(shù)使被修飾的納米SiO2。粒子分別和多種親水性甲基丙烯酯發(fā)生反應(yīng)，合成結(jié)構(gòu)可控的核殼結(jié)構(gòu)SiO2／聚合物復(fù)合粒子。郭爽，顏培力等曾通過(guò)RATRP技術(shù)使改性過(guò)的SiO2與PMMA發(fā)生接枝反應(yīng)。 本作品采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合技術(shù)首先制備嵌段共聚物PMMA-b-PHEMA和PMMA-b-PHEA嵌段共聚物后，再采用表面接枝技術(shù)合成 (PMMA-b-PHEMA)/SiO2和(PMMA-b-PHEA)/SiO2復(fù)合材料, 使聚合反應(yīng)具有很好的可控性，制備的復(fù)合材料具有良好的降解性能，在生物醫(yī)學(xué)、建筑、航海、航空等領(lǐng)域有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?
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